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直流偏磁當直流系統在使用大地回線的情況下，在一些運行工況下會有直流電流流入大地，如雙極不平衡運行，單極大地回線方式等，使地電位發生變化，造成直流電流流入變壓器原邊繞組，使換流變壓器發生直流偏磁，工作點偏移。如果此直流電流過大，會導致換流變壓器鐵心飽和，同時損耗和溫升也將增加。因此，要配置相應的保護防止這種情況下對換流變壓器造成的損壞。

諧波由于換流器的非線性，在交流和直流系統中將出現諧波電壓和電流。對于換流變壓器，主要會流過特征諧波電流，即p*n+1次諧波電流（p為脈波數，n為任意正整數）。在運行中，諧波電流會使換流變壓器損耗和溫升增加，產生局部過熱，發出高頻噪聲，還會使交流電網中的發電機和電容器過熱，對通訊設備產生干擾。這些諧波電流應加以考慮，以免對保護裝置造成影響。

直流系統的特殊運行工況由于直流控制系統的特殊調節作用，使換流變壓器遇到的運行工況以及故障情況不同于普通變壓器。這些不同主要包括以下幾點：

直流系統的故障相當于換流變壓器的區外故障，一般短路電流都不會太大。對于整流側，穿越換流變的電流會增大，但由于直流控制保護系統的快速作用，很快會減小。對于逆變側，直流系統的故障會造成直流電流無法傳變至交流側，反而會使穿越電流減小。

對于換流變壓器保護來說，直流系統造成的嚴酷的區外故障為整流側的閥短路故障，相當于換流變出口的兩相或三相短路故障。但由于直流保護的干預，實際只會出現半個周波的兩相短路。對于逆變側，由于觸發角很大，閥短路時流過換流變壓器的電流較整流側小很多。

換流變壓器發生區內故障時，直流系統一般不會提供短路電流。這是由直流控制系統的作用造成的。在整流側，功率由交流側轉換至直流側，換流變壓器的故障只會造成這種轉換的停止，而不會使功率反向，因此直流側不會提供短路電流；在逆變側，當故障輕微換相可以正常進行時，由于直流系統的定電流控制特性，直流側不會提供額外的短路電流。如果故障嚴重，必然造成換相無法進行（交流電壓降低），直流側更不會提供短路電流。

由于直流控制系統快速的調節作用，在需要的時候，可以快速的將功率傳輸由一個方向反至另一個方向，對于換流變壓器來說，就會出現快速的潮流反向。

換流變壓器保護區內發生接地故障時，實際造成了閥的短路。由于閥的單向導電性，故障電流半周電流大，半周電流小，導致差電流中含有較大的二次諧波。

對于逆變側的換流變壓器的區內故障，往往會導致換相失敗的發生，從而在穿越電流電流中產生很大的諧波，但差電流（即提供給故障點的電流）仍主要為工頻分量。

由于換流變壓器的特殊運行方式以及較大的漏抗（作為換相電抗），二次側故障一般不會造成各側TA的飽和，即使飽和造成保護的“誤動作”也是正確的（換流變的區外即閥的區內故障，都會造成直流的停運）。但對于一個半開關的接線方式，交流系統區外故障時高壓側TA存在飽和的可能。。這種情況下的誤動作是不可接受的，必須防止。

在閥未解鎖前，當閥側交流連線存在接地故障時，并不產生接地電流，也不會對變壓器造成損害。但如此時不發現故障，閥一解鎖后，就會造成閥的短路。因此要設置保護檢測這種情況下的接地故障。